KR101934343B1 - 자동 핸드 드립 커피 머신 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동 핸드 드립 커피 머신에 관한 것으로, 분쇄 원두가 담기는 드립 기구를 회전시키는 회전기구부와, 드립 기구의 상부에서 온수를 떨어뜨리는 온수 노즐을 드립 기구의 반경 방향으로 이송시키는 이송 장치를 포함하여 구성됨으로써, 온수 낙하 궤적을 다양하게 변경시킬 수 있으며, 규격화된 맛과 향의 핸드 드립 커피를 자동으로 추출할 수 있도록 한다.

Description

자동 핸드 드립 커피 머신{A automatic hand-drip coffee machine}

본 발명은 자동 핸드 드립 커피 머신에 관한 것으로, 핸드 드립 커피를 자동으로 추출하는 장치에 있어서 드리퍼에 떨어지는 온수가 드리퍼 상에서 소정의 궤적을 그릴 수 있도록 드리퍼를 회전시키는 회전기구부 및 온수 노즐을 이송시키는 이송기구부의 구성에 관한 것이다.

커피 전문점에서 통상적으로 제공되는 에스프레소 커피는 압력을 이용해 빠르게 추출하는 방식으로 짧은 시간에 많은 양의 커피를 제공할 수 있는 장점이 있다. 이러한 특징으로 인해 에스프레소 커피는 원두 커피의 대중화를 가능하게 하였고, 대부분의 커피 전문점에서는 이러한 에스프레소 커피에 기반한 커피 음료를 제공하고 있다. 그러나 에스프레소 커피는 보통 9기압 이상 고압의 증기로 커피를 추출하기 때문에 원두의 좋지 않은 성분까지 함께 추출되고 쓴맛이 너무 강한 단점이 있다. 좀 더 부드럽고 순한 맛의 커피를 즐기려는 사람들은 최근에는 핸드 드립 커피나 워터 드립 커피(더치 커피)로 옮겨가는 추세에 있다.

핸드 드립은 분쇄 원두에 뜨거운 물을 천천히 부어 중력을 이용해 추출하는 방식으로 에스프레소 커피에 비해 깊고 부드러운 맛과 향의 커피를 추출할 수 있는 방식이다. 또한, 사용자가 물의 온도와 양, 물줄기의 굵기, 물 붓기 시간, 물 붓기 간격, 물 붓기 궤적 등을 마음대로 조절할 수 있어 다양한 맛과 향의 커피를 추출할 수 있는 장점이 있다. 그러나 이러한 핸드 드립 방식은 사용자가 직접 물을 부어 커피를 추출해야 하기 때문에 절차가 번거롭고 시간이 오래 소요되어 대중화되기는 어려운 커피 추출 방식이다. 최근 일부 커피 전문점에서 바리스타가 직접 핸드 드립 커피를 추출하여 제공하는 시도를 하고 있으나 제조 시간이나 단가 측면에서 에스프레소 커피를 대체하기는 어려운 실정이다.

본 발명은 이러한 핸드 드립 커피의 대중화가 가능하도록 핸드 드립 커피를 자동으로 추출할 수 있는 드립 커피 머신을 제공하기 위한 것이다. 핸드 드립 커피를 자동으로 추출하기 위한 종래 기술의 일 예로써, 대한민국 특허 등록 제10-1281648호(2013.06.27일 등록, 특허권자 - 경북대학교 산학협력단)는 커피분말이 수용되는 호퍼와, 호퍼의 상측에 배치되고 방사방향으로 스크류홈이 연장 형성되는 디스크와, 회전축을 구비하며 디스크의 중심부에 설치되는 구동모터와, 회전축에 연결되고 길이방향으로 장홈이 연장 형성되는 회전자와, 회전자의 장홈에 슬라이딩 이동 가능하게 장착되어 회전자의 회전시 디스크의 스크류홈을 따라 나선 형태로 이동되는 드리퍼와, 드리퍼에 물을 공급하기 위한 물탱크를 포함하여 구성되는 핸드 드립 커피머신을 개시하고 있다.

이러한 종래의 핸드 드립 커피머신은 하나의 모터를 이용하여 나선형 궤적의 온수 낙하 궤적을 그리면서 커피를 추출할 수 있었다. 그러나 온수 낙하 궤적이 디스크의 스크류홈으로 구현되어 있어서 궤적에 변경을 가하기 어려운 문제가 있었다. 또한, 물탱크가 머신의 상부에 위치하고 있어 지지대에 과도한 무게가 가해지고 무게 중심이 상부에 위치됨으로 인해 구조적으로 불안정한 문제가 있었다.

KR 10-1281648 B1

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로 맛과 향이 우수한 핸드 드립 커피를 자동으로 추출하여 대중화 가능하게 하는 자동 핸드 드립 커피 머신을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 규격화된 레시피의 핸드 드립 커피를 반복적으로 추출할 수 있도록 한 자동 핸드 드립 커피 머신을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 커피 추출을 위한 물 붓기 궤적을 다양하게 변경할 수 있는 자동 핸드 드립 커피 머신을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 온수를 떨어뜨리는 노즐의 높이를 일정하게 유지할 수 있는 자동 핸드 드립 커피 머신을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 다양한 크기의 드립기구를 이용해 핸드 드립 커피를 추출할 수 있도록 한 자동 핸드 드립 커피 머신을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동 핸드 드립 커피 머신은

커피를 추출할 온수를 제공하는 온수 공급 장치와, 상기 온수 공급 장치를 내부에 수용하는 테이블과, 상기 테이블의 상면에 설치되는 바닥판 및 상기 바닥판으로부터 상방으로 돌출되며 내부에 공간을 형성하는 케이스를 갖는 헤드부와, 상기 헤드부에 내장되며, 드립 기구의 상부에서 온수를 떨어뜨리는 온수 노즐을 드립 기구의 중심으로부터 반경 방향으로 수평 이동시키는 이송 장치와, 상기 바닥판 위에 설치되며 드립 기구의 저면을 지지하는 회전판과, 상기 회전판을 수평면 상에서 회전시키는 회전기구부를 포함하여, 상기 이송 장치에 의한 상기 온수 노즐의 수평 이동 및 상기 회전기구부에 의한 드립 기구의 회전에 의해 온수 낙하 궤적을 형성한다.

또한, 상기 이송 장치는 회전 구동력을 발생시키는 모터와, 상기 모터에 의해 회전하는 스크류와, 상기 스크류의 외주면 상에 결합되어 상기 스크류의 회전 운동에 따라 직선 운동하는 너트를 포함하고, 상기 온수 노즐은 상기 너트에 결합되어 일체로 운동한다.

또한, 상기 이송 장치는 상기 온수 노즐의 위치를 감지하기 위한 복수의 위치 감지 센서를 포함한다.

또한, 상기 복수의 위치 감지 센서는 물체 유무를 감지하는 센서홈을 갖는 포토 센서로 이루어지고, 상기 이송 장치는 상기 온수 노즐과 함께 일체로 이송되며, 상기 센서홈 안쪽으로 연장되는 센서홈 브라켓을 더 포함한다.

또한, 상기 복수의 위치 감지 센서는 상기 온수 노즐이 드립 기구의 중심에 위치하는지 여부를 감지하기 위한 기준 위치 감지 센서와, 상기 온수 노즐이 드립 기구의 중심으로부터 반경 방향으로 이송된 위치를 감지하기 위한 복수의 이송 위치 감지 센서를 포함한다.

또한, 상기 이송 장치는 상기 모터를 지지하는 모터 지지대와, 상기 스크류의 양단을 지지하는 스크류 지지대와, 상기 모터 지지대 및 상기 스크류 지지대의 하부를 지지하는 베이스 블록과, 상기 베이스블록에 고정되며 상기 스크류와 나란하게 설치되는 리니어 모션 가이드와, 상기 너트가 고정되는 너트 지지대와, 상기 너트 지지대와 결합되며 상기 온수 노즐을 지지하는 온수 노즐 브라켓과, 상기 온수 노즐의 하부에 결합되어 상기 리니어 모션 가이드 상에서 미끄럼 운동하는 슬라이더를 포함한다.

또한, 상기 베이스 블록의 저면에는 상기 모터의 진동이 상기 케이스에 직접 전달되지 않도록 완충력을 제공하는 완충 받침이 결합된다.

또한, 상기 바닥판의 상면에는 상기 회전판의 위치를 가이드 하기 위해 링 형태로 돌출된 회전판 가이드가 형성되고, 상기 회전판의 저면 둘레에는 상기 회전판 가이드가 수용되는 가이드홈이 형성된다.

또한, 상기 회전판의 상면에는 중앙으로 갈수록 높이가 낮아지도록 오목하게 만입된 경사부가 형성되어 드립 기구 리저버의 하단 둘레를 지지한다.

또한, 상기 이송장치의 상기 기준 위치 감지 센서 및 상기 이송 위치 감지 센서는 상기 온수 노즐을 기준으로 상기 스핀들의 반대편에 배치된다.

이러한 본 발명에 따른 자동 핸드 드립 커피 머신은 온수 노즐을 이송시키는 이송 장치의 모터와 드립 기구를 회전시키는 회전기구부의 모터가 개별적으로 제어될 수 있도록 구성되어 다양한 온수 낙하 궤적을 가질 수 있으며, 그에 따라 다양한 맛과 향을 갖는 핸드 드립 커피가 추출될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 자동 핸드 드립 커피 머신은 핸드 드립 커피 추출을 자동화 함으로써, 핸드 드립 커피의 맛과 향을 규격화하고 대량 추출 가능하게 함으로써 핸드 드립 커피의 대중화를 촉진 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 자동 핸드 드립 커피 머신은 드립 기구를 지지하는 회전판의 상면에 오목한 경사부를 가짐으로써 드립 기구를 안정적으로 지지할 뿐만 아니라 다양한 크기의 드립 기구에 호환하여 사용할 수 있는 장점이 있다.

도1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동 핸드 드립 커피 머신을 도시한 사시도.
도2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동 핸드 드립 커피 머신 내에서 온수를 공급하는 장치의 구성을 도시한 도면.
도3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동 핸드 드립 커피 머신의 헤드부의 후면을 도시한 사시도.
도4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동 핸드 드립 커피 머신의 헤드부를 도시한 측면도.
도5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동 핸드 드립 커피 머신의 헤드부를 도시한 저면 사시도.
도6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동 핸드 드립 커피 머신의 이송 장치를 도시한 사시도.
도7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동 핸드 드립 커피 머신의 이송 장치를 도시한 평면도.
도8은 도7의 A-A'선에 따라 자른 단면을 도시한 도면.
도9 및 도10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동 핸드 드립 커피 머신의 이송 장치를 도시한 분해 사시도.
도11은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동 핸드 드립 커피 머신의 회전 기구부 및 그 주변 구성을 도시한 측단면도.
도12는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동 핸드 드립 커피 머신의 회전 기구부의 주요 구성을 도시한 분해사시도.

이하에서는 본 발명의 다양한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형이 가해질 수 있다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명을 해당 실시예로 한정하기 위해 기술되는 것이 아니다. 본 발명은 이하의 실시예뿐만 아니라 본 명세서 전체로부터 이해되는 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형물, 대체물, 균등물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서 사용될 수 있는 “포함한다”, “구성된다”, “가진다” 등의 표현은 추가적인 구성 요소나 기능을 배제하지는 않은 것으로 이해되어야 한다.

이하에서 사용될 수 있는 “제1…”, “제2…”, “첫째”, “둘째”등의 표현은 명시적으로 언급되지 않는 한 구성 요소들 사이의 순서나 중요도 등을 한정하는 의미로 해석되어서는 안 된다.

이하에서 사용될 수 있는 “결합된다”, “연결된다” 등의 표현은 명시적으로 언급되지 않는 한 직접적으로 결합되거나 연결되어 있는 경우뿐만 아니라 중간에 다른 구성 요소가 존재하거나 개재될 수도 있는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서 용어의 사용에 있어서 단수의 표현은 명시적으로 언급되지 않는 한 복수의 표현을 배제하지 않은 것으로 이해되어야 한다.

도1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동 핸드 드립 커피 머신(1)의 전체적인 구성을 도시한 사시도이다. 이에 도시된 바와 같이 자동 핸드 드립 커피 머신(1)은 분쇄된 커피 원두가 담겨 있는 드립 기구(2)에 온수를 떨어 뜨려 커피를 추출하는 두 개의 헤드부(20)를 갖는다. 본 실시예에 있어서 헤드부(20)는 두 개(20A, 20B)로 구성되어 있으나, 그 보다 적거나 또는 많게 구성될 수도 있다.

헤드부(20)는 직사각 형태의 테이블(11) 상판(11a) 위로 노출되도록 설치된다. 테이블(11)은 전면으로(도1의 X축 방향으로) 개방되는 형태를 가지며 그 내부에는 커피 추출에 사용될 온수를 공급하는 기구들이 내장되는 보일러박스(13)가 설치된다. 상판(11a) 위에는 기기의 전체적인 작동을 제어하기 위한 조작 패널(14)과 커피잔, 드립서버, 드리퍼 등을 세척하기 위한 세척기구(12)도 설치된다. 상판(11a)은 대리석이나 목재 등으로 만들어질 수 있으며, 사용자가 드립 커피를 추출하는 작업 공간으로 사용된다.

도2는 자동 핸드 드립 커피 머신 내에서 온수를 공급하는 장치의 구성을 도시한 도면이다. 이를 참조하면 온수 공급 장치(30)는 외부에서 급수되는 냉수를 가열하는 보일러(31)를 포함한다. 보일러(31)는 물을 저장할 공간을 형성하는 수조(31a), 수조에 저장된 물을 가열하기 위한 히터(31b), 가열된 물의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(31c), 수조(31a) 내부 물의 수위를 측정하기 위한 레벨 센서(31d) 등을 포함한다.

수조(31a)는 다량의 커피를 연속적으로 추출할 수 있도록 충분한 용량을 갖는 것이 바람직하며, 예를 들어 2 ~ 3 ℓ(리터)의 크기 일 수 있다. 수조(31a)에 저장되는 물은 일정 수위를 유지하도록 설계될 수 있으며, 물의 수위는 수조(31a) 전체 높이의 약 80 ~ 90% 범위에서 설계되는 것이 바람직하다. 수조(31a)에는 외부의 수도관 등으로부터 물을 공급받기 위한 급수 배관(32)이 연결된다. 급수 배관(32)에는 물의 공급을 제어하기 위한 급수 제어 밸브(32a)가 설치된다. 본 발명의 자동 핸드 드립 커피 머신(1)은 내장된 각종 전자 부품 제어를 위한 제어부(미도시)를 포함한다. 제어부는 레벨 센서(31d)를 통해 수위 정보를 수신하고, 설계된 수위가 유지될 수 있도록 급수 밸브(32a)를 제어한다.

히터(31b)는 수조(31a)에 채워진 물을 드립 커피를 추출하기 위해 적절한 온도, 예를 들어 95±2 ℃로 가열한다. 제어부는 온도 센서(31c)로부터 온도 정보를 수신하여 설계된 온수 온도를 유지할 수 있도록 히터(31b)의 온/오프를 제어한다. 종래 에스프레소 머신의 경우는 보일러 내부 온수가 가열됨에 따라 내부 압력이 증가하고, 압력이 증가된 상태의 고압의 증기가 공급되는 구조였으나, 본 발명의 자동 핸드 드립 커피 머신(1)은 고압의 증기로 커피를 추출하는 방식이 아니기 때문에 보일러(31) 내부는 대기압을 유지할 수 있도록 구성된다. 이를 위하여 보일러(31)는 외기와 연통되도록 구성된다. 즉 수조(31a) 상면에는 외기와 연통되는 통기구(31e)가 형성된다. 따라서 물이 히터(31b)에 의해 가열되어 끓더라도 보일러(31) 내부는 대기압 상태를 유지한다.

또한, 온수 공급 장치(30)는 보일러(31)에서 가열된 온수를 헤드부(20)로 순환시켜 공급하기 위한 온수 순환 배관(33)을 포함한다. 온수 순환 배관(33)은 보일러(31)로부터 헤드부(20)까지 온수를 보냈다가 사용되지 않은 온수를 다시 보일러(31)로 복귀 시키는 순환 경로를 형성한다. 또한, 본 실시예에서와 같이 헤드부(20)가 두 개로 구성되는 경우 각각의 헤드부(20A, 20B)로 온수를 공급할 수 있도록 온수 순환 배관(33)은 도시된 바와 같이 두 개의 순환 경로(도2의 점선표시 CA, CB 참조)를 형성하도록 분기될 수 있다.

온수 순환 배관(33)에는 순환되고 있는 온수를 헤드부(20A, 20B)로 배출하기 위한 배수 배관(34)(34A, 34B)이 연결되고, 그 연결 부위에는 온수 배수 여부를 제어 하기 위한 배수 제어 밸브(35)(35A, 35B)가 구성된다. 또한, 배수 배관(34)(34A, 34B) 상에는 배수되는 온수의 유량을 제어하기 위한 유량 제어 밸브(36)(36A, 36B)가 설치된다. 제어부는 이들 배수 제어 밸브(35A, 35B) 및 유량 제어 밸브(36A, 36B)를 제어하여 설정된 레시피에 따라 드립 기구(2)에 온수를 공급한다. 배수 제어 밸브(35)(35A, 35B) 및 유량 제어 밸브(36)(36A, 36B)는 모두 전기적 제어가 가능하도록 구성되거나, 또는 배수 제어 밸브(35A, 35B)만 전기적으로 제어되도록 구성되고, 유량 제어 밸브(36A, 36B)는 수동으로 조절되도록 구성될 수도 있다.

보일러(31)에서 공급되는 온수는 온수 순환 배관(33)을 따라 흐르다가 배수 제어 밸브(35)(35A, 35B)의 작동에 따라 배수 배관(34)(34A, 34B)을 통해 배수되어 드립 기구(2)로 공급된다. 배수되지 않은 온수는 온수 순환 배관(33)을 따라 흘러 다시 보일러(31)로 회수된다. 온수 순환 배관(33)에는 온수 흐름을 일으키기 위한 동력을 제공하는 펌프(37)가 구성된다. 펌프(37)는 온수 순환 배관(33) 내에서 온수가 지속적으로 순환되도록 흐름을 일으킨다. 온수 순환 배관(33) 내에서는 온수가 지속적으로 순환하는 상태이므로, 별도의 예열 동작의 필요 없이 적정 온도로 가열된 온도가 언제든 배수될 수 있는 상태로 유지된다.

또한, 온수 순환 배관(33) 상에는 보일러(31)에서 배수되는 온수에 혼합되어 배출되는 기체 성분을 제어하기 위한 에어세퍼레이터(air separator)(38)가 설치된다. 보일러(31)에서 가열된 온수에는 기화된 증기 성분이나 공기 방울 등 에어 버블이 포함될 수 있다. 에어 버블은 펌프(37) 오작동의 원인이 될 수 있다. 온수에 에어 버블이 포함되어 있으면 드립 기구(2)로 떨어지는 물줄기가 균일하지 못하고 불연속적으로 떨어지거나 유동하면서 떨어지는 등 문제가 될 수 있다. 에어세퍼레이터(38)는 순환하는 온수 중의 에어 버블을 제거하여 펌프(37) 오작동을 방지하고, 드립 기구(2)로 배수되는 물줄기의 제어를 용이하게 한다. 에어세퍼레이터(38)는 보일러(31)와 펌프(37) 사이에 설치되어 온수가 펌프(37)로 유입되기 전 에어 버블이 제거된 상태로 유입되도록 하는 것이 바람직하다. 온수 공급 장치(30)를 구성하는 보일러(31), 온수 순환 배관(33), 펌프(37), 에어세퍼레이터(38) 등은 전술한 보일러박스(13)에 내장된다.

다음은 헤드부(20)에 대하여 좀 더 상세히 설명한다.

도3 내지 도5를 참조하면, 헤드부(20)는 바닥판(21)과 케이스(22)를 포함한다. 바닥판(21)은 테이블(11) 상판(11a) 위에 고정되며, 케이스(22)를 지지한다. 바닥판(21)은 전후 방향(도3의 X축 방향)으로 긴 평판 형태로 형성된다. 바닥판(21)의 전방에는 드립기구(2)를 거치하기 위한 회전판(23)이 구성되고, 바닥판(21)의 후방에는 케이스(22)가 결합된다.

도4에 도시된 바와 같이 드립 기구(2)는 분쇄한 원두를 담는 드리퍼(2a)와 드리퍼(2a)에서 추출되는 커피를 담는 용기인 리저버(2b)로 구성된다. 회전판(23)은 리저버(2b)의 하부를 지지하며, 커피를 추출하는 동안 드립 기구(2)를 회전시킬 수 있도록 수평면(X-Y평면) 상에서 회전 가능하게 구성된다. 이를 위하여 회전판(23)의 하부에는 동력을 제공하는 회전기구부(70)가 구성된다. 회전기구부(70)의 상세 구성에 대하여는 후술한다.

케이스(22)는 그 하단부가 바닥판(21)에 의해 지지된다. 케이스(22)는 부품을 내장할 수 있도록 공간을 갖는다. 케이스(22)는 소정의 높이를 갖도록 상방으로 연장되는 기둥부(22a)와 기둥부(22a)의 상단에서 꺾여 회전판(23) 상방까지 연장되는 수평연장부(22b)를 갖는다. 수평연장부(22b)의 저면으로는 드립 기구(2)로 온수를 공급하는 온수 노즐(24)이 노출된다(도5 참조). 수평연장부(22b)의 저면에는 전후방향으로 길게 장홈(22c)이 형성되어 있다. 온수 노즐(24)은 장홈(22c)를 따라 수평 이동 가능하게 구성되며, 이를 위하여 수평 연장부(22b) 내부에는 온수 노즐(24)을 동작시키는 이송 장치(50)가 설치된다. 기둥부(22a)는 상하 방향(Z축 방향)으로 비스듬하게 기울어져 있으나, 수직으로 기울어지거나 반대 방향으로 기울어지는 형상을 가질 수도 있다. 또한, 케이스(22)의 외부에는 기기의 작동 여부를 시각적으로 표시해주는 LED램프(25) 등이 부가될 수 있다.

케이스(22)에는 또한 전술한 온수 공급 장치(30)의 일부를 구성하는 온수 순환 배관(33), 배수 배관(34), 배수 제어 밸브(35), 유량 제어 밸브(36) 등이 내장된다. 도시된 바와 같이 기둥부(22a)의 내부에는 배수 제어 밸브(35)가 설치된다. 배수 제어 밸브(35)는 예를 들어 3포트 솔레노이드 밸브로 구성될 수 있다. 배수 제어 밸브(35)는 온수 순환 배관(33)으로부터 배수 배관(34)으로의 온수 흐름을 제어한다. 배수 배관(34)에는 유량 제어 밸브(36)가 설치된다. 유량 제어 밸브(36)는 예를 들어 볼 밸브로 구성될 수 있으며, 도5에 도시된 바와 같이 유량을 조절하기 위한 핸들(36a)이 수평연장부(22b)의 저면을 통해 케이스(22) 외부로 노출될 수 있다. 온수 노즐(24)은 배수 배관(34)의 끝단부에 결합된다.

다음은 온수 노즐(24)을 작동시키는 이송 장치(50)에 대하여 설명한다.

온수 노즐(24)은 드립 기구(2)의 연직 상방에 위치된 상태에서 전후 방향(도3의 X축 방향)으로 이동하면서 드립 기구(2)에 온수를 떨어뜨리도록 작동된다.

도6 내지 도10에 도시된 바와 같이 이송 장치(50)는 볼스크류 메커니즘에 의해 온수 노즐(24)이 이송되도록 구성된다. 이송 장치(50)는 모터(501)와 이 모터(501)에 의해 회전되는 스크류(502)를 포함한다. 스크류(502)의 양단에는 이를 회전 가능하게 지지하는 스크류 지지대(503a, 503b)가 구성된다. 스크류(502)의 외주면과 스크류 지지대(503a, 503b) 사이에는 베어링이 개재될 수 있다. 모터(501)는 모터 지지대(504)에 결합된다. 스크류 지지대(503a, 503b)와 모터 지지대(504)는 베이스블록(505) 상에 견고하게 고정된다. 베이스 블록(505)은 전술한 케이스(22)의 수평연장부(22b) 안쪽 바닥면에 고정된다(도8 참조). 모터(501)에서 발생하는 진동이 케이스(22)에 전달되지 않도록 베이스 블록(505)의 저면에는 고무 등과 같이 탄성 소재로 제조되어 완충력을 제공하는 완충 받침(506)이 결합된다. 베이스 블록(505)은 완충 받침(506)에 의해 지지되는 상태로 케이스(22) 상에 결합된다.

스크류(502)의 외주면에는 스크류(502)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 너트(511)가 결합된다. 스크류(502)의 회전 시에 너트(511)는 스크류(502)의 외주면 상에서 직선 운동한다. 온수 노즐(24)은 너트(511)와 함께 일체로 직선 운동 한다. 너트(511)는 그 전면부에 결합되는 너트 지지대(512) 및 너트 지지대(512)의 하부에 결합되는 온수 노즐 브라켓(513)을 통해 온수 노즐(24)과 일체를 이룬다. 온수 노즐 브라켓(513)은 횡방향(도8의 Y축 방향)으로 길게 연장되는 형태를 가지며 장홈(22c)의 연직 상방에서 온수 노즐(24)의 상단부를 지지한다.

베이스 블록(505)의 상면에는 스크류(502)와 나란하게 전후 방향으로 형성되는 리니어 모션 가이드(507)가 구성된다. 그리고 온수 노즐 브라켓(513)의 저면에는 리니어 모션 가이드(507) 상에서 미끄럼 운동하는 슬라이더(514)가 결합된다.

온수 노즐(24)을 기준으로 하여 스크류(502)의 반대편에는 온수 노즐(24)의 위치를 감지하기 위한 수 개의 위치 감지 센서(521, 522, 523, 524, 525)들이 설치된다. 이들 위치 감지 센서(521, 522, 523, 524, 525)는 예를 들어 포토 센서로 구성될 수 있다. 이들 위치 감지 센서(521, 522, 523, 524, 525)는 그 상단 중앙에 물체의 유무를 검출하기 위한 센서홈(H)(도8 참조)이 형성되어 있다. 온수 노즐 브라켓(513)의 우측 단부에는 이들 위치 감지 센서(521, 522, 523, 524, 525)의 센서홈(H) 안쪽까지 연장되는 센서홈 브라켓(515)이 결합된다. 센서홈 브라켓(515)은 좌우 양측이 아래 방향으로 절곡된 형태를 갖는다. 즉, 아래 방향으로 개방된 디귿자 형태를 갖는다. 센서홈 브라켓(515)의 우측 하단부는 센서홈(H) 안쪽으로 연장된다. 센서홈 브라켓(515)은 온수 노즐 브라켓(513)에 결합되어 일체로 전후 방향으로 이동한다. 각각의 위치 감지 센서(521, 522, 523, 524, 525)는 해당 센서홈(H)에 센서홈 브라켓(515)이 지날 때 이를 감지함으로써, 온수 노즐(24)의 위치를 파악한다.

위치 감지 센서(521, 522, 523, 524, 525)의 하부 좌우 양측에는 센서 지지축(531, 532)이 구성된다. 위치 감지 센서(521, 522, 523, 524, 525)는 센서 지지축(531, 532) 상에서 필요에 따라 위치가 전후 방향으로 변경될 수 있다. 센서 지지축(531, 532)의 전후 양단에는 이들을 지지하는 센서 지지대(533, 534)가 구성되고, 센서 지지대(533, 534)의 하부에는 이들이 고정되는 고정 블록(535)이 구성된다. 고정 블록(535)은 케이스(22)의 수평연장부(22b) 내면 바닥에 고정된다(도8 참조). 케이스(22) 수평연장부(22b)의 좁은 공간 내에서 이송 장치(50)를 콤팩트하게 배치시킬 수 있도록 볼스크류 구동 요소를 구성하는 모터(501), 스크류(502), 너트(511) 등의 동작 요소들과 온수 노즐(24)의 위치를 감지하는 위치 감지 센서(521, 522, 523, 524, 525), 센서 지지축(531, 532) 등의 감지 요소들은 온수 노즐(24)을 중심으로 서로 반대편에 분산되어 배치된다.

온수 노즐(24)은 드리퍼(2a) 위에서 드리퍼(2a)의 반경방향(도7의 화살표 “R” 방향)으로 이동하면서 온수를 떨어뜨린다. 온수 노즐(24)은 드리퍼(2a)의 중심 위치(도7의 “O”위치)로부터 반경 방향을 따라 이송된다. 위치 감지 센서(521, 522, 523, 524, 525)는 온수 노즐(24)이 소정의 위치까지 이송되었는지 여부를 감지한다. 위치 감지 센서(521, 522, 523, 524, 525)는 온수 노즐(24)이 드리퍼(2a)의 중심에 위치하고 있는지 여부를 판단하기 위한 기준점 위치 감지 센서(521)와, 온수 노즐(24)이 드리퍼(2a)의 중심으로부터 반경 방향으로 소정의 거리 떨어진 지점에 위치하고 있는지 여부를 판단하기 위한 수 개의 이송 위치 감지 센서(522, 523, 524, 524)로 구분될 수 있다. 본 실시예에 있어서 이송 위치 감지 센서는 4개로 구성되어 있으나, 그 수는 달라질 수 있으며 적어도 2개 이상인 것이 바람직하다. 이송 위치 감지 센서(522, 523, 524, 525)는 드리퍼(2a) 중심으로부터 거리 순으로 제1,2,3,4 이송 위치 감지 센서(522, 523, 524, 525)로 구분될 수 있다. 이들 이송 위치 감지 센서(522, 523, 524, 525)는 온수 노즐(24)이 드리퍼(2a)의 중심으로부터 반경 방향으로 이송된 거리를 감지하는 기능을 제공한다.

회전기구부(70)는 온수 노즐(24)이 이송되는 동안 드립 기구(2)를 회전시킴으로써 드리퍼(2a)에 떨어지는 온수가 나선형의 궤적(도7의 “S” 참조)을 그리도록 한다. 드리퍼(2a) 상에 온수가 낙하하여 그리는 궤적의 모양은 드립 기구(2)의 회전 속도/각도 온수 노즐(24)의 이송 속도/거리 등에 따라 달라질 수 있다.

핸드 드립 커피를 추출 시 보통 4~5회 정도의 물 붓기가 이루어지는데, 통상 첫번째 물 붓기에서는 부풀림이 수반되기 때문에 반경을 작게 하여 추출하는 것이 바람직하다. 예를 들어 첫번째 물 붓기에서는 제1 이송 위치 감지 센서(522)가 위치하는 지점 까지만 물 붓기를 하고, 이후 물 붓기는 제2 이송 위치 감지 센서(523)가 위치하는 지점까지 물 붓기를 할 수 있다. 또는 다양한 크기의 드리퍼(2a)를 사용하는 상황에 대응하여 드리퍼(2a) 크기가 작은 경우는 제1 및 제2 이송 위치 감지 센서(522, 523)가 위치하는 지점 까지만 물 붓기를 하고, 드리퍼(2a)의 크기가 큰 경우는 제2 및 제3 이송 위치 감지 센서(523, 524)가 위치하는 지점까지 물 붓기를 하거나, 또는 제3 및 제4 이송 위치 감지 센서(524, 525)가 위치하는 지점까지 물 붓기를 할 수도 있다.

도11 및 도12를 참조하면, 회전판(23)은 바닥판(21)의 전방에 회전 가능하게 설치된다. 바닥판(21)에는 상방으로 돌출되는 링 형상의 회전판 가이드(21a)가 구성된다. 회전판(23)의 저면 둘레에는 이 회전판 가이드(21a)를 수용할 수 있도록 단차지게 형성된 가이드홈(23a)이 형성된다. 드립 기구(2)의 리저버(2b)는 이 회전판(23)의 상면에 놓인 상태에서 회전판(23)과 함께 일체로 회전한다. 회전판(23)의 상면에는 중심으로 갈수록 높이가 낮아지도록 오목해지는 경사부(23b)가 형성된다. 리저버(2b)의 하단 둘레 부분은 이 경사부(23b)에 접촉된 상태로 지지된다. 경사부(23b)는 리저버(2b)가 회전판(23)의 중앙에 놓이도록 가이드 한다. 리저버(2b)와 회전판(23)의 중심이 일치되지 않으면, 리저버(2b)는 회전시에 원심력을 받아 바깥으로 밀려나가는 힘을 받게 된다. 만일 회전판(23)의 상면이 평평하면 리저버(2b)는 바깥으로 미끄러질 우려가 있다. 경사부(23b)는 리저버(2b)가 바깥방향으로 밀려나지 않도록 지지력을 제공하고, 또한, 리저버(2b)가 회전판(23)의 중앙에 놓이도록 안내하는 기능을 제공한다. 또한, 이러한 경사부(23b)는 리저버(2b) 바닥의 크기(지름)가 다른 리저버(2b)에 호환하여 사용이 가능하도록 한다. 도11에 도시된 리저버(2b)보다 하부의 지름이 더 크거나 작은 경우에도 마찬가지로 사용될 수 있다.

회전판(23)의 하부에는 회전판(23)을 회전시키는 회전기구부(70)가 구성된다. 회전기구부(70)는 회전구동력을 발생시키는 모터(71)와, 모터(71)의 회전력을 회전판(23)에 전달하는 로터(72)를 포함한다. 로터(72)의 상면에는 수 개의 돌기(72a)가 형성되며, 회전판(23)의 저면에는 이들 돌기(72a)가 끼워 맞춰지는 돌기홈(23c)이 형성된다. 로터(72)와 회전판(23)은 이들 돌기(72a) 및 돌기홈(23c)을 통해 결합된 상태로 일체로 회전한다. 로터(72)의 둘레에는 회전 운동을 안내하는 베어링(73)이 구성될 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 자동 핸드 드립 커피 머신(1)은 미리 설정된 레시피에 따른 커피가 추출될 수 있도록 제어될 수 있다. 핸드 드립 커피 추출을 위한 “레시피”는 커피 추출을 위한 물 붓기 횟수, 각 물 붓기 사이의 간격(Delay time), 각 물 붓기 회차별 물 붓기 시간, 물 붓기 시 단위 시간당 물의 유량, 물 붓기 시 드리퍼에 떨어지는 온수의 궤적 등 조건을 의미한다. 자동 핸드 드립 커피 머신(1)의 제어부는 설정된 레시피에 따라 핸드 드립 커피가 추출 될 수 있도록 기기의 각 부분을 제어한다.

이송 장치(50)의 모터(501)가 구동되면 스크류(502)가 회전하면서 스크류(502) 외주면에 결합되어 있는 너트(511)를 전후 방향으로 이송시키게 되고, 너트(511)와 함께 온수 노즐(24)도 일체로 이송된다. 위치 감지 센서(521, 522, 523, 524, 525)는 온수 노즐(24)의 위치를 감지하여 소정의 위치까지 이송되도록 한다. 이송 장치(50)가 구동될 때, 회전기구부(70)도 함께 구동되어 드립 기구(2)를 소정의 속도로 회전시킨다. 드립 기구(2)의 회전 운동과 온수 노즐(24)의 선형 운동의 조합에 의해서 드리퍼(2b) 상에는 소정의 온수 낙하 궤적이 그려지면서 핸드 드립 커피가 추출된다.

이러한 본 발명에 따른 자동 핸드 드립 커피 머신(1)은 온수 노즐(24)을 이송시키는 이송 장치(50)의 모터(501)와 드립 기구(2)를 회전시키는 회전기구부(70)의 모터(71)가 개별적으로 제어될 수 있도록 구성되어 다양한 온수 낙하 궤적을 가질 수 있으며, 그에 따라 다양한 맛과 향을 갖는 핸드 드립 커피가 추출될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 자동 핸드 드립 커피 머신(1)은 핸드 드립 커피 추출을 자동화 함으로써, 핸드 드립 커피의 맛과 향을 규격화하고 대량 추출 가능하게 함으로써 핸드 드립 커피의 대중화를 촉진 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 자동 핸드 드립 커피 머신(1)은 드립 기구(2)를 지지하는 회전판(23)의 상면에 오목한 경사부(23b)를 가짐으로써 드립 기구(2)를 안정적으로 지지하고, 드립 기구(2)와 회전판(23)의 중심이 서로 일치된 상태에 있도록 안내하는 기능을 제공한다. 또한, 경사부(23b)는 드립 기구(2) 바닥 둘레 크기에 대응하여 다양한 크기의 드립 기구(2)에 호환하여 사용될 수 있다.

1 : 자동 핸드 드립 커피 머신 2 : 드립 기구
11 : 테이블 12 : 세척기구
13 : 보일러박스 31 : 보일러
32 : 급수 배관 33 : 온수 순환 배관
34(34A, 34B) : 배수 배관 35(35A, 35B) : 배수 제어 밸브
36(36A, 36B) : 유량 제어 밸브 37 : 펌프
38 : 에어세퍼레이터 20(20A, 20B) : 헤드부
21 : 바닥판 22 : 케이스
23 : 회전판 24 : 온수 노즐
50 : 이송 장치 501 : 모터
502 : 스크류 504 : 모터지지대
505 : 베이스블록 506 : 완충 받침
507 : 리니어 모션 가이드 511 : 너트
512 : 너트 지지대 513 : 온수 노즐 브라켓
514 : 슬라이더 515 : 센서홈 브라켓
521 ~ 525 : 위치 감지 센서 535 : 고정 블록
70 : 회전기구부 71 : 모터
72 : 로터

Claims (10)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 커피를 추출할 온수를 제공하는 온수 공급 장치와,
   상기 온수 공급 장치를 내부에 수용하는 테이블과,
   상기 테이블의 상면에 설치되는 바닥판 및 상기 바닥판으로부터 상방으로 돌출되며 내부에 공간을 형성하는 케이스를 갖는 헤드부와,
   상기 테이블의 상면으로 노출되도록 설치되며, 상기 온수 공급 장치로부터 온수를 공급 받아 분쇄 커피 원두가 담긴 드립 기구에 온수를 공급하는 헤드부와,
   드립 기구의 상부에서 온수를 떨어뜨리는 온수 노즐을 드립 기구의 중심으로부터 반경 방향으로 수평 이동시키는 이송 장치와,
   상기 바닥판 위에 설치되며 드립 기구의 저면을 지지하는 회전판과,
   상기 회전판을 수평면 상에서 회전시키는 회전기구부를 포함하여,
   상기 이송 장치에 의한 상기 온수 노즐의 수평 이동 및 상기 회전기구부에 의한 드립 기구의 회전에 의해 온수 낙하 궤적을 형성하고,
   상기 이송 장치는 회전 구동력을 발생시키는 모터와, 상기 모터에 의해 회전하는 스크류와, 상기 스크류의 외주면 상에 결합되어 상기 스크류의 회전 운동에 따라 직선 운동하는 너트를 포함하고,
   상기 온수 노즐은 상기 너트에 결합되어 일체로 운동하며,
   상기 이송 장치는 상기 온수 노즐의 위치를 감지하기 위한 복수의 위치 감지 센서를 더 포함하고,
   상기 복수의 위치 감지 센서는 물체 유무를 감지하는 센서홈을 갖는 포토 센서로 이루어지고,
   상기 이송 장치는 상기 온수 노즐과 함께 일체로 이송되며, 상기 센서홈 안쪽으로 연장되는 센서홈 브라켓을 더 포함하고,
   상기 복수의 위치 감지 센서는 상기 온수 노즐이 드립 기구의 중심에 위치하는지 여부를 감지하기 위한 기준 위치 감지 센서와,
   상기 온수 노즐이 드립 기구의 중심으로부터 반경 방향으로 이송된 위치를 감지하기 위한 복수의 이송 위치 감지 센서를 포함하는 자동 핸드 드립 커피 머신.
6. 제5항에 있어서,
   상기 이송 장치는 상기 모터를 지지하는 모터 지지대와,
   상기 스크류의 양단을 지지하는 스크류 지지대와,
   상기 모터 지지대 및 상기 스크류 지지대의 하부를 지지하는 베이스 블록과,
   상기 베이스블록에 고정되며 상기 스크류와 나란하게 설치되는 리니어 모션 가이드와,
   상기 너트가 고정되는 너트 지지대와,
   상기 너트 지지대와 결합되며 상기 온수 노즐을 지지하는 온수 노즐 브라켓과,
   상기 온수 노즐의 하부에 결합되어 상기 리니어 모션 가이드 상에서 미끄럼 운동하는 슬라이더를 포함하는 자동 핸드 드립 커피 머신.
7. 제6항에 있어서,
   상기 베이스 블록의 저면에는 상기 모터의 진동이 상기 케이스에 직접 전달되지 않도록 완충력을 제공하는 완충 받침이 결합된 자동 핸드 드립 커피 머신.
8. 제7항에 있어서,
   상기 바닥판의 상면에는 상기 회전판의 위치를 가이드 하기 위해 링 형태로 돌출된 회전판 가이드가 형성되고,
   상기 회전판의 저면 둘레에는 상기 회전판 가이드가 수용되는 가이드홈이 형성된 자동 핸드 드립 커피 머신.
9. 제8항에 있어서,
   상기 회전판의 상면에는 중앙으로 갈수록 높이가 낮아지도록 오목하게 만입된 경사부가 형성되어 드립 기구 리저버의 하단 둘레를 지지하는 자동 핸드 드립 커피 머신.
10. 삭제

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